国际地质新动态

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徐慧,编译.朱建东,校.

科学家发现新型超硬碳

碳元素的丰度值在宇宙中排名第四，并且以多种形式存在，称为碳的同素异形体。碳的同素异形体包括金刚石和石墨。最近，由卡内基地球物理学实验室的科学家们所组成的一支科研团队发现一种新型的超硬碳，这种碳能够承受极大的压应力，这种压力以前只有金刚石能够承受。这个突破性的发现将刊登在《物理评论通讯》上。

该团队由斯坦福大学的温迪教授(Wendy L. Mao)和她的研究生于林(Yu Lin)所率领。该实验用一种叫做玻璃碳的物质来作实验原料，该物质于上世纪50年代初首次合成成功，且综合了玻璃和陶器的优良特性与石墨的优点。该团队通过给玻璃碳施加超过400 000倍的标准大气压，从而“制造出”这种新的碳同素异形体。

据测定，这种新型碳的某一个方向能够承受130万倍的标准大气压，而其它方向则能够承受60万倍的标准大气压。除了金刚石以外，目前还没有发现其它物质能承受如此强度的压应力，这表明这种新的碳同素异形体具备超乎想象的硬度值。

然而，与金刚石和其它的晶体碳所不同的是，这种新型碳的结构并不是重复的原子单位。它是一种非晶体物质，因而它的结构不具备晶体的晶格特征。如果这种非晶体超硬碳同素异形体的硬度是各向同性的，那么与金刚石相比它就具有一个潜在优点，即在各个方向上该物质的硬度都一样大。相比较而言，金刚石的硬度在很大程度上是由晶体定位的方向决定的。

卡内基地球物理学实验室的主任拉塞尔·赫姆利(Russell Hemley)认为，这些发现使得包括开发超硬铁砧以用于高压研究在内的潜在应用成为可能，并且有利于开发出新一代的超密超强材料。

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徐慧,编译.朱建东,校.

美国维吉尼亚州、北—南卡罗莱纳州、佐治亚州

板岩带型金矿

美国东南部地区是全美重要的产金区，横贯于维吉尼亚州、北卡罗莱纳州、南卡罗莱纳州及佐治亚州的卡罗莱纳板岩带内分布有众多大型金矿山。据调查，该地区仍有巨大的找矿潜力，其矿种包括金、银、铜、铅、锌、钼和锡。南卡罗莱纳州内金矿山的产金量居于全美第六位，该地区一直为全球矿业界所密切关注。

针对卡罗莱纳板岩带所具有的潜在科研价值和经济价值，美国地调局开展了一项综合找矿计划，旨在对该地区开展一系列多学科、多州府合作的长期综合研究。由于地质资料数据更新及获取速度的大幅提高，同时由于板岩带金矿成矿机制上存在着争议，这一切都将卡罗莱纳地区的金矿找矿工作推向了最具前沿的研究领域。确定板岩带型金矿的成因机制是很重要的，这对于指导进一步找矿和提高阿巴拉契亚山脉南部金矿潜力评价的精确度，都具有不可估量的重大意义。

美国地调局卡罗莱纳板岩带综合找矿计划包括以下几项任务：

(1) 通过区域、矿区及矿床尺度范围的地质填图等方法手段，查明含矿岩石在构造作用发生前后的含矿性变化特征；通过重点成矿区域大比例尺地质填图等工作，查明并详细划分矿体赋存层位，同时对佐治亚州和阿拉巴马州金矿重点成矿带开展地质填图工作。

(2) 通过地质综合研究、地球化学研究以及成矿流体演化等方面的研究，判定成矿环境的物理化学条件，查明金以及其他成矿元素在含矿岩石中的富集成因，查明成矿元素活化、迁移、沉淀的物理化学条件，并确定成矿流体的类型。

(3) 通过氩—氩岩石矿物定年、锆石铀—钍—铅同位素测定等放射性同位素研究，确定成矿年代先后顺序；通过地球化学研究等手段，查明主成矿元素及微量元素在含矿岩石中品位的变异特征，据此推测金的富集成因机制及富集过程。

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徐慧,编译.朱建东,校.

地球深部金属物质特性新发现

地球深部极端的高温高压使得金属物质内部原子之间的距离被异常压缩，导致这些金属物质表现出异常的特性。最新的实验数据以及超级计算机计算模拟的结果表明，氧化亚铁(FeO)在下地幔的丰度值为第二位，同时也是铁方镁石的主要组成矿物，氧化亚铁在如此超高温超高压环境中经历了一段奇特而又鲜为人知的转变过程。这个最新发现将会改变人类对于地球内部动力学以及地磁场形成机制的认识。

铁方镁石的组成成分中含有镁和铁的氧化物。科学家在实验室中成功地模拟出地幔与地核交界面的极端物理条件，即140万个标准大气压、4 000 ℉，并在此条件下研究铁氧化物的导电率。同时科学家们采用了一种新的基于基础物理学的计算方式，对电子间的多体相互作用进行综合建模。理论与实验结果均预测出氧化亚铁中将产生的一种新的金属化现象。

与以往的认识所不同，科学家们通过实验发现，当压力、温度到达69万个标准大气压、3 000 ℉时，常温常压下是绝缘体的氧化亚铁，竟然转变为一种超级导体，而其矿物结构构造并未发生改变！而先前人们普遍认为，氧化亚铁在发生金属化的同时，其矿物晶格结构必将发生改变。研究结果表明，氧化亚铁既可以是一种绝缘体也可以是一种金属导体，这取决于其所在环境的温度和压力。

科研团队中的科恩(Cohen)教授认为，氧化亚铁在下地幔的温压条件中是极好的导体，而其自身的结构可以维持不变。氧化亚铁的金属化的相态将提高电场与磁场之间的相互作用，而地球外地核熔融金属层的运动是地磁场产生的“引擎”。因此，人们对于地磁场从地球深部传播到地球表面机制的认识，将随着本次实验的结果而发生转变。

科恩教授强调，一种矿物的性质发生巨大的改变，主要取决于其物质成分以及矿物在地球中所处的位置。

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徐慧,编译.朱建东,校.

美国银矿公司加利纳银矿

美国银矿公司(U.S. Silver Corporation)所拥有的加利纳矿山(The Galena Mine)为银—铅—铜多金属矿床，位于蒙大拿州西部的艾林地区。其矿体主要赋存于一套中元古代变沉积岩的巨厚层变质岩带中，岩石年龄约14.0亿～14.7亿年。该变质岩带主要分布于美国蒙大拿州、爱荷达州西部以及加拿大卑斯省南东部；在美国华盛顿州、怀俄明州以及加拿大艾伯达省也有零星出露。据悉，这套变质岩在艾林地区的厚度约为21 000英尺(约6 400 m)。

这套变质岩的原岩主要为沉积碎屑岩及富含叠层石的白云岩等。沉积碎屑岩的成分主要为硅质岩、硅质碎屑岩及硅质粘土岩等，往往呈互层状，颜色为白色、灰色、紫色、黑色不等。

该变质岩带在蒙大拿州的大部分地区变质程度均不强，然而在该州西部的艾林地区由于区域变质作用的增强，岩石的变质程度异常强烈，局部可达绿片岩相。矿床围岩中的黑云母和石榴子石等变质矿物并不常见，但岩石中的高岭土均已变为细小鳞片状绢云母。艾林地区出露的几处白垩系花岗质由于其侵入作用，使得周边局部围岩发生热变质作用，然而矿床范围内的热变质作用并不显著。

从构造角度来看，艾林地区恰好位于一条区域性断裂破碎带中，毫无疑问，该矿床的形成与该断裂带中成矿物质的运移和沉淀密切相关。

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佛图纳银矿公司加紧墨西哥银矿勘查工作

据报道，总部设在秘鲁首都利马市的佛图纳银矿公司(Fortuna Silver)目前加紧了其在墨西哥的银矿资源勘查工作，以期抵挡其股票市值在纽约证券交易所(New York Stock Exchange)近9%的大跌。

佛图纳银矿公司在墨西哥拥有圣·何塞银—金矿，为了扩大矿床资源储量，该公司最近在矿区北部展开大规模的勘查工作。据悉，该公司预计今年将投入3 500 000美元用于矿床的勘查工作，其中包括12 000 m的钻探工作量。

佛图纳银矿公司期望通过圣·何塞银—金矿和秘鲁的凯罗姆(Caylloma)多金属矿床的矿区外围勘查工作，新增12 000 000盎司银金属量(1 kg≈35.27盎司)，目前银金属的开采生产成本为5.01美元/盎司。

同时，圣·何塞银—金矿将扩大其矿石选冶加工能力，预计明年夏季其矿石处理能力将达到3 000 t/d。

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徐慧,编译.朱建东,校.

秘鲁稀土资源勘查获重大突破

稀土元素目前已广泛地应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域，是一种极为重要的金属元素。

秘鲁能源与矿产部门日前宣布，秘鲁境内新发现一处大型稀土元素及多金属矿床，该矿床目前为南美地区最大的稀土矿。

据最新的地质勘查报告显示，该矿床沿走向延伸约10 km，富含有巨量轻、重稀土元素，如镧、钕、钪、镱、铈、铕以及这些元素的氧化物等。特别注意的是，该矿床的放射性元素的含量却是异常的低。

该矿床位于秘鲁南部城市库斯科(Cusco)北西方向123 km处，同时也富含铜、锌、钴、铝、铁等常规金属。

秘鲁有关部门认为，此次稀土资源的重大发现，表明在中国之外仍有大量的稀土资源存在，这将大大提升秘鲁发展新型产业的能力。

该矿床最新一轮的勘查工作为期两年，主要由美国里奥·苏尔(RioSol)矿业公司完成，公司总部设在美国俄勒冈州波特兰市。据悉，该公司原先在工作区范围内从事的是常规金属的地质勘查工作，通过实验测试数据，发现稀土元素的含量比背景值高出很多，从而转向稀土矿床的勘查，最终发现了该特大型稀土矿。

关于该稀土矿床的勘查进展及初步估算的资源量，该公司将在2015年5月的第九届国际探矿者年会(The 9th International Congress of Prospectors and Explorers)上正式发布。